Механика жидкости и газа. Избранное. Под общей ред. А.Н. Крайко. (1014100), страница 107
Текст из файла (страница 107)
11а выходе из емкости стоит нормально закрытый электропнемвоклапан 3, открывающийся по сигналу схемы пуска 4. При открытии клапана 3 рабочее тело попадает в камеру шумоглушения 5, представляющую собой цилиндрический канал диаметром 150 ми и длиной 500 ми, заполненный зернистым материалом типа поропласта с размером зерна около 30 мм и закрытый на выходе сеткой. За камерой шумоглушения следует ресивер 6 с диаметром максимального сечения 350 жм, где установлена плотная многослойная выравнивающая сотка. К ресиверу пристыковано профилированное суживающееся сопло 7 с диаметром выходного сечения 75 мм.
В некоторых экспериментах к соплу добавлялся конический насадок длиной 60 мм и диаметром выходного сечения 40 мм. Датчики полного давления (ДМИ), концентрации, пульсаций статического давления р' (конденсаторный микрофон 4138 фирмы "Брюль и Къер" диаметром 1/8 дюйма) и термоанемометрические датчики устанавливались на координатнике, выполненном в виде физического маятника 8.
Маятник состоит из двух алюминиевых стержней длиной 1 м, закрепленных на подшипниках качения. На нижнем стержне укреплялись датчики и груз массой 2 кг. На верхнем стержне устанавливался подвижный противовес примерно равной массы. Смещением 567 11.2] Исследование разнонлотностнмх струй противовеса можно изменять период колебания маятника Т от 2 до 15 — 20 с. Максимальное значение Т ограничивается только трениом в подшипниках.
Амплитуда отклонения маятника задавалась примерно в 3 раза большей, чем радиус струи в сечении измерения. При этом неравномерность скорости перемещения датчиков внутри струи не превышала 5%. Лля "привязки" измерений к физическим координатам маятник снабжен отметчиком координат, представляющим собой неподвижно закрепленную пластину с прорезями через каждые 10 лслс, и укрепленными на маятнике источником света и фотодиодом, проходящими с разных сторон от пластины. Отметчик координат выдает импульсы тока при смещении датчиков на 8 лслс, эти импульсы записываются на ленте светолучевого осциллографа вместе с сигналами измерительных приборов. Преимущество маятникового координатника состоит в том, что он обеспечивает достаточно быстрое перемещение датчиков с регулируемой скоростью и не вносит вибрационных помех.
Кроме того, маятник осуществляет включение и выключение регистрируюшей аппаратуры 9 одновременно с открытием и закрытием клапана 3. Лля этого на неподвижной пластине установлены выключатели типа "геркон", срабатывающие от магнитного поля установленных на маятнике постоянных магнитов. Измерения показали, что время вывода установки на стационарный режим не превышает 0.2 с. Поэтому лгерконо включения устанавливался на таком расстоянии от предполагаемого положения границы струи, чтобы от момента включения установки до попадания датчиков в струю проходило не меньше 0.5 с.
Измерение средних значений параметров проводилось в "пролетном" режиме: маятник отпускался из крайнего положения, при прохождении включающего контакта запускалась установка и регистрирующая аппаратура (измерительная аппаратура включена постоянно), снимались и записывались на ленту осциллографа профили измеряемых величин. При завершении прохождения сечения струи маятник отключал установку и регистрирующую аппаратуру.
Профили средних значений определялись по ансамблю нескольких измерений. Лля контроля в отдельных точках проводилось осреднение по времени. При этом датчики фиксировались в выбранном положении и установка включалась на время, необходимое для достижения заданной точности измерения. Скорость истечения из сопла изменялась от 4 м/ с (фреев) до 130 лс/с (гелий).
Интенсивность турбулентности е = (и' ) ~ /$'а, где Ъ'а — скорость истечения, составляла на срезе сопла около 0.2 %. Толщина пограничного слоя вблизи выходного сечения сопла диаметром 75 лен (определенная по Г/Ио = 0.99) при Ц = 12м/с (йе = 6 104) была равна 1.4 мж, толщина вытеснения б* = 0.51 мл, толщина потери импульса 5'* = 0.2 лслс. Максимальный уровень пульсации в погранич- Рь Я. Раси улкин, А. Н. Секувдов (Гл. ном слое 8.5 Уо. Это говорит о том, что режим течения в пограничном слоо является переходным от ламинарного к турбулентному. На начальном участке струй воздуха, гелия и фроона измерялись полное давление, объемная концентрация, пульсации статического давления и скорость (в воздушной струе). Лля измерения объемной концентрации был создан датчик, использующий зависимость интенсивности охлаждения нагретой нити датчика от концентрации [8).
В корпусе датчика, выполненном из плексигласа, просверлен канал диаметром 1.5 мм и длиной 40зьк. На входе в канал установлено гидравлическое сопротивление (пучок проволоки диаметром 0.1 и длиной 1.5 мл), а в средней части канала — чувствительный элемент термоанемометрического датчика с проволокой вдоль оси канала. Через канал производился отсос газа с относительно большим перепадом давления (2000 мм вод. сгл. при скоростном напоре в исследуемых течениях меньше 100 мл), так что скорость обтекания нагретой нити внутри канала оставалась практически постоянной. При увеличении перепада до 4000мж точение в канале становится турбулентным и датчик начинает рогистрировать пульсации скорости в канале, поэтому все измерения проводились при меньших значениях перепада.
Латчик подключался к тормоанемометру 55Л05 фирмы "ЛИСА", работающему в режиме постоянной температуры с перегревом 1.6. Выходное напряжение изменяется от 2.2 В в воздухе до 4.1 В в гелии и уменьшается до 1.5 В во фреоне. Зависимость выходного напряжения от объемной концентрации (статическая тарировка) оказалась практически линейной. Линамическая тарировка датчика не проводилась, однако анализ сигналом показывает, что датчик позволяет измерять пульсации с частотами до 200 — 300 7й. Были сделаны попытки распространить на более широкий диапазон скоростей и концентраций метод однопеременного измерения пульсаций скорости и концентрации термоанемометрическим датчиком с двумя чувствительными элементами разного диаметра (9).
Пока эти попытки не увенчались успехом. Пульсации скорости в данной работе измерялись только в воздушной струе. Лля обработки сигналов с датчиков использовалась аналоговая аппаратура фирмы "ЛИСА" (измерение продольной и поперечной компонент скорости) и цифровые методы анализа цифровой коррелятор 3271/2270 фирмы "Хьюлет- Пакард" и цифровая обработка на ЭВМ. Определение внешних и внутренних границ слоя смешения на начальном участке струй воздуха, гелия и фреона проводилось по профилям скорости и концентрации, полученным в результате многократного прохождения датчиков в разных сечениях поперек струи.
Выделение границ слоя смешения надежнее получается по пульсациям концентрации. Измерение пульсаций скорости не дает четкого положения границ слоя смешения., поскольку пульсации скорости генерируются пульсациями давления и за пределами турбулентной жидкости. Поэтому при определении границ воздушной струи она "подкрашива- 569 Исследование раэнонлотностнмх струй лась" добавкой 4% гелия. Чувствительность датчика позволяет уверенно регистрировать такие малые концентрации. Плотность воздуха уменьшается при этом всего на 3.5%. Типичные профили объемной концентрации ос и скоростного напора а приведены на рис. 2, где показаны: сопло 1, из которого происходит истечение газа, и отметки координат 2 на осциллограммах Рис.
2. записи профилей концентрации. Расстояние между метками соответствует перемещению датчиков на 8мм. Профили концентрации 3-5 сняты в следующих осевых положениях: и/е1о = хо — — 1.05, 2.3 и 4.3. Профиль скоростного напора 6 снят при хо = 1.05, 7 начальный профиль и, 8 ядро струи. 570 В. Я. Расщувкин, А. Н.
Секувдов Полученные по профилям концентрации длины начального участка (расстояния, на которых сохраняются потенциальные ядра) струй гелия, воздуха и фреопа оказались равны 341е, 541е и 9де соответственно. Тангенсы углов наклона внешних границ этих струй равны соответственно 0.35, 0.21 и 0.15. Положение внешней и внутренней границ слоя смешения определялось по значениям эс = 0.95 н 0.05. На рис. 3 приведены профили объемной концентрации и и скоростного напора 4 = ри~/(ре1ез), где ре и Це — плотность и скорость 1.0 0.5 0 — 0.25 0 0.25 П 0.5 Рис.
3. газа в выходном сечении сопла, в зависимости от автомодельной для слоя смешения переменной и = (г — гд) 7х. Здесь и ниже ге -- радиус выходного сечения сопла. В гслиевой струе 1е = 6044/с, 41е = 75мм, Ке = 5. 104, е = 0.2% Во фрооновой струе ге = 1844/с, де = 40мм, Ке = 2. 10', е = 0.2% Измерения в струе гелия проводились в сечениях те — — 1.05 и 2.3, а в струе фреона .
при яе — — 3.7, 4.6, 5.3 н 6.6. Точки на рисунке соответствуют; 1 --. 44 в гелиевой струе, 2.— 44 в струе фреона, 3 д в гелиевой струе, 4 д в струе фреона, 5 результат измерения эг в гелиевой струе при фиксированном положении датчика. Пля проверки профилей рис. 3, полученных осреднением по ансамблю нескольких измерений, в отдельных точках проводилось измерение при фиксированном положении датчика и с осреднением по времени. По осциллограммам, записанным при фиксированном положении датчика, можно легко определить коэффициент перемежаемости 7.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
